RW Space

Поскольку количество подтвержденных экзопланет в Млечном Пути растет, нам придется быть более разборчивыми в выборе целей для поиска признаков жизни.

Группа астрономов под руководством Анны Шапиро из Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы в Германии сузил варианты.

Согласно новому анализу, экзопланеты земного типа, вращающиеся вокруг солнцеподобных звезд с относительно низким содержанием металлов, с большей вероятностью будут защищены от вредное ультрафиолетовое излучение, которое может помешать жизни, подвергая ее угрозе повреждения генома.

Это может показаться нелогичным, поскольку звезды с более низким содержанием металлов излучают больше ультрафиолетового света. Но работа команды показывает, что планета с богатой кислородом атмосферой имеет более толстый озоновый слой, что дает миру, вращающемуся вокруг звезды с низким содержанием металлов, большую защиту, чем планета с богатой металлами.

«Наши выводы. , — пишут они в своей статье, — подразумевает, что планеты, окруженные звездами с низкой металличностью, являются лучшими целями для поиска сложной жизни на суше».

Не все звезды созданы равными. Они могут быть маленькими, холодными и тусклыми или большими, горячими и пылающими. И хотя у них есть некоторые общие основные элементы, их химический состав может сильно различаться.

Это потому, что на очень раннем этапе истории Вселенной не было тяжелых элементов. Водород и гелий были почти всем, что там было; из этих элементов родились первые звезды, их сердца были гигантскими машинами, которые сталкивали атомы вместе, чтобы создавать более крупные и тяжелые атомы.

Когда эти звезды умирали, насильственный процесс создавал еще более тяжелые элементы, извергал и засевал эти элементы. в космос, чтобы быть поглощенными новыми звездами, рожденными из облаков межзвездной пыли и газа.

Эти элементы изменяют излучение звезды. Звезды с большей долей элементов, более тяжелых, чем водород и гелий, или с более высокой металличностью излучают меньше ультрафиолетового излучения, чем звезды, состоящие из более легкого материала. И мы знаем, живя здесь, на Земле, что УФ-излучение может нанести вред нежным наземным организмам, вызывая различные типы повреждений ДНК.

Роль УФ-облучения на потенциальную обитаемость инопланетных миров не были исследованы, поэтому Шапиро и ее коллеги исследовали Землю в качестве модели.

Инопланетная цивилизация, смотрящая на Солнечную систему с большого расстояния, могла бы счесть Землю негостеприимной для жизни. Исследователи говорят, что на нашем нынешнем расстоянии от Солнца уровни излучения в диапазонах длин волн УФ-С и УФ-В «значительно превышают максимально допустимый уровень для земной жизни».

Но наша атмосфера блокирует большая его часть: кислород, или O₂, в верхних слоях атмосферы поглощает большую часть УФ-C, а слой озона, или O₃, в средней атмосфере поглощает УФ-В.

УФ-излучение участвует в создании и разрушении озона. Длины волн ниже 240 нанометров разрушают молекулы O₂; свободно плавающие атомы O могут затем сталкиваться с молекулами O₂ и связываться с ними, образуя O₃. Однако более длинные волны разрушают O₃ посредством фотодиссоциации. Полученные атомы O затем могут рекомбинировать в O₂.

На УФ-излучение звезды влияет несколько факторов, в том числе ее металличность и температура. Шапиро и ее команда смоделировали похожие на Землю миры, вращающиеся вокруг звезд, подобных Солнцу, изменив параметры, влияющие на УФ-излучение, чтобы увидеть, какое влияние это окажет на вращающуюся экзопланету.

Они обнаружили, что металличность важнее, чем температура влияет на обитаемость экзопланеты, но таким образом, который полностью противоположен тому, что можно было бы предположить. Звезды с более низкой металличностью и большим количеством УФ-излучения с большей вероятностью могут иметь обитаемые миры.

Это потому, что способ взаимодействия УФ-излучения с кислородом в атмосфере создает лучший экран, в результате чего меньше этого излучения достигает Земли. поверхность экзопланеты.

«Парадоксально, но в то время как звезды с более высокой металличностью, которые появились позже в истории Вселенной, излучают меньше УФ-излучения, в насыщенных кислородом атмосферах планет соответствующий звездный спектр излучения допускает меньше O ₃, усиливающее проникновение УФ-излучения, что делает условия на планетах, вращающихся вокруг этих звезд, менее благоприятными для биосферы на суше», — пишут исследователи.

«Таким образом, мы обнаруживаем, что поверхность планет, вращающихся вокруг богатых металлами звезд, подвергается более интенсивному УФ-излучению, чем поверхность планет, вращающихся вокруг бедных металлами звезд. Поэтому планеты в обитаемых зонах звезд с низкой металличностью являются лучшими целями для поиска сложной жизни на суше». /p>

Пока невозможно исключить звезды с более высокой металличностью. Но анализ и характеристика атмосфер экзопланет с помощью таких инструментов, как космический телескоп Джеймса Уэбба, поможет ученым понять, верны ли их выводы, и приблизит нас на один крошечный шаг к обнаружению признаков жизни в чужом мире.

Исследование опубликовано в Nature Communications.